Bei der CNC-Bearbeitung von Aluminiumteilen – von NEV-Batteriehalterungen bis hin zu Gehäusen für Unterhaltungselektronik – ist die Drehzahl der CNC-Bearbeitung von Aluminium wirkt sich direkt auf die Schneidleistung aus, Werkzeugleben, und Teileoberflächenqualität. Eine zu hohe Drehzahl führt zu Überhitzung und Verschleiß des Werkzeugs; Ein zu niedriger Wert führt zu geringer Produktivität und schlechter Oberflächengüte. In diesem Artikel werden die wichtigsten Einflussfaktoren aufgeschlüsselt, Berechnungsmethoden, typische Geschwindigkeitsangaben, Parameterkoordinationsstrategien, und praktische Einstelltipps, Wir helfen Ihnen, die Rotationsgeschwindigkeiten für verschiedene Aluminiumbearbeitungsszenarien genau einzustellen und zu optimieren.
1. Was sind die Hauptfaktoren, die die Drehzahl der CNC-Bearbeitung von Aluminium beeinflussen??
Die Drehzahl ist kein fester Wert, sondern hängt von vier miteinander verbundenen Faktoren ab. Wenn Sie diese verstehen, können Sie Blindeinstellungen vermeiden und eine stabile Bearbeitung gewährleisten.
Einflussfaktor | Schlüsseldetails | Einfluss auf die Rotationsgeschwindigkeit | Praktisches Beispiel |
Typ aus Aluminiumlegierung | Verschiedene Legierungen weisen unterschiedliche Härte und Bearbeitbarkeit auf: – 6061 Aluminiumlegierung: Geringe Härte (Hb 60-80), gute maschinabilität – 7075 Aluminiumlegierung: Hohe Härte (Hb 150-180), hohe Stärke | 6061 erlaubt 20-30% höhere Geschwindigkeiten als 7075; Härtere Legierungen erfordern niedrigere Drehzahlen, um eine Überlastung des Werkzeugs zu verhindern | Für ein Φ10-mm-Hartmetallwerkzeug: 6061 Verwendung 3000-4000 Drehzahl; 7075 Verwendung 2200-3000 Drehzahl |
Werkzeugtyp & Material | Werkzeugmaterialien bestimmen Geschwindigkeitsbegrenzungen: – Carbid -Werkzeuge: Hoher Verschleißfestigkeit, unterstützen hohe Geschwindigkeiten – Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS) Werkzeuge: Geringe Hitzebeständigkeit, auf niedrige Geschwindigkeiten beschränkt – Beschichtete Werkzeuge (Z.B., Tialn): Reibung verringern, Erhöhen Sie die Geschwindigkeitsobergrenze um 15-25% | Hartmetallwerkzeuge laufen 2–3x schneller als HSS; Beschichtetes Hartmetall übertrifft unbeschichtetes 15-25% | Φ10mm Werkzeug für 6061 Aluminium: HSS verwendet 1200-1800 Drehzahl; Verwendung von unbeschichtetem Hartmetall 3000-4000 Drehzahl; Verwendung von TiAlN-beschichtetem Hartmetall 3500-4800 Drehzahl |
Werkzeugdurchmesser | Werkzeuge mit kleinem Durchmesser haben eine höhere Rotationsträgheit und sind bei niedrigen Drehzahlen anfällig für Vibrationen; Werkzeuge mit großem Durchmesser erzeugen eine höhere Schnittkraft, niedrigere Geschwindigkeiten erforderlich, um Maschinenvibrationen zu vermeiden | Die Geschwindigkeit ist umgekehrt proportional zum Werkzeugdurchmesser (gemäß der Kernformel); Kleine Werkzeuge (≤Φ5mm) benötigen 2-3x höhere Geschwindigkeiten als große Werkzeuge (≥Φ25mm) | Für 6061 Aluminium mit Hartmetallwerkzeugen: Φ5mm-Werkzeug verwendet 6000-8000 Drehzahl; Φ25-mm-Werkzeug verwendet 1200-1600 Drehzahl |
Verarbeitungsstufe | Beim Schruppen steht der Materialabtrag im Vordergrund; Beim Finishing steht die Oberflächenqualität im Fokus: – Rauen: Größere Schnitttiefe (1-3mm), benötigt mittlere Geschwindigkeit, um Effizienz und Werkzeugbelastung auszugleichen – Fertig: Kleinere Schnitttiefe (0.1-0.5mm), erfordert eine höhere Geschwindigkeit für glatte Oberflächen | Endgeschwindigkeiten sind 30-50% höher als Schruppgeschwindigkeiten für das gleiche Werkzeug und die gleiche Legierung | Φ10mm Hartmetallwerkzeug eingeschaltet 6061 Aluminium: Schruppanwendungen 3000-3500 Drehzahl; Finishing-Anwendungen 4000-4800 Drehzahl |
2. So berechnen Sie die Drehzahl von CNC-bearbeitetem Aluminium?
Die Drehzahl wird nach einer universellen Formel berechnet, mit Schnittgeschwindigkeit (Vc) als Kernreferenz. Wenn Sie diese Formel beherrschen, können Sie Geschwindigkeiten für verschiedene Werkzeug- und Legierungskombinationen ableiten.
2.1 Kernberechnungsformel
Die Standardformel für die Drehzahl (Drehzahl) Ist:
U/min = (Schnittgeschwindigkeit (Vc) × 1000) / (π × Werkzeugdurchmesser (D))
- Vc (Schnittgeschwindigkeit): Die lineare Geschwindigkeit der Werkzeugschneide relativ zum Werkstück (Einheit: m/my), bestimmt durch Legierungstyp und Werkzeugmaterial.
- D (Werkzeugdurchmesser): Der Außendurchmesser des Schneidwerkzeugs (Einheit: mm).
- P: Eine Konstante (≈3,1416).
2.2 Beispiel für eine Schritt-für-Schritt-Berechnung
Berechnen wir die Drehzahl für die Bearbeitung 6061 Aluminium mit einem 10 mm TiAlN-beschichteten Hartmetallwerkzeug:
- Bestimmen Sie Vc: Für die Bearbeitung von TiAlN-beschichteten Hartmetallwerkzeugen 6061 Aluminium, der empfohlene Vc ist 100-130 m/my (Industriestandard).
- Setzen Sie sich in die Formel ein:
- Wenn Vc = 100 m/my: U/min = (100 × 1000) / (3.1416 × 10) ≈ 3183 Drehzahl
- Wenn Vc = 130 m/my: U/min = (130 × 1000) / (3.1416 × 10) ≈ 4138 Drehzahl
- Endgeschwindigkeitsbereich: 3183-4138 Drehzahl (gerundet auf 3200-4100 RPM für den praktischen Einsatz).
2.3 Schnittgeschwindigkeit (Vc) Referenz für häufige Szenarien
Um die Berechnung zu vereinfachen, Nachfolgend finden Sie eine Vc-Referenztabelle für verschiedene Aluminiumlegierungen und Werkzeugmaterialien:
Aluminiumlegierung | Werkzeugmaterial | Empfohlener Vc-Bereich (m/my) | Anwendbare Verarbeitungsstufe |
6061 (Geringe Härte) | HSS | 30-50 | Rauen (Produktion mit geringem Volumen) |
6061 | Unbeschichtetes Hartmetall | 80-110 | Rauen (Massenproduktion) |
6061 | TiAlN-beschichtetes Hartmetall | 100-130 | Fertig (hohe Anforderungen an die Oberflächengüte) |
7075 (Hohe Härte) | Unbeschichtetes Hartmetall | 60-80 | Rauen (Vermeiden Sie eine Überlastung des Werkzeugs) |
7075 | TiAlN-beschichtetes Hartmetall | 75-100 | Fertig (Balance zwischen Geschwindigkeit und Standzeit) |
3. Was sind die typischen Drehzahlreferenzen für die CNC-Bearbeitung von Aluminium??
Basierend auf dem Werkzeugdurchmesser, Legierungstyp, und Verarbeitungsphase, Wir haben praktische Geschwindigkeitsbereiche für gängige Szenarien zusammengefasst – so sparen Sie Zeit bei wiederholten Berechnungen.
3.1 Drehzahl nach Werkzeugdurchmesser (für 6061 Aluminium, Carbid -Werkzeuge)
Werkzeugdurchmesser (D) | Schrupprotationsgeschwindigkeit (Drehzahl) | Endrotationsgeschwindigkeit (Drehzahl) | Schlüsselanwendung |
Φ3-5mm (Klein) | 4500-6000 | 6000-8000 | Gute Funktionen: Befestigungslöcher für den Sensor, dünnwandiges Nuten |
Φ8-12mm (Medium) | 2800-3500 | 3500-4800 | Allgemeine Bearbeitung: Gehäuseaußenkonturen, Bossenfräsen |
Φ15-20mm (Groß) | 1800-2500 | 2500-3200 | Großflächiges Schruppen: Bodenflächen des Batteriefachs |
Φ25mm+ (Extragroß) | 1200-1800 | 1800-2200 | Starker Schnitt: Abtragen dicker Aluminiumplatten |
3.2 Geschwindigkeitsanpassung für 7075 Aluminium (vs. 6061)
Seit 7075 ist schwieriger, Reduzieren Sie die Geschwindigkeit um 20-30% im Vergleich zu 6061 für das gleiche Werkzeug und die gleiche Bearbeitungsstufe. Beispiel:
- 10 mm TiAlN-beschichtetes Hartmetallwerkzeug: 6061 Finishing-Anwendungen 3500-4800 Drehzahl; 7075 Finishing-Anwendungen 2500-3500 Drehzahl.
4. So koordinieren Sie die Rotationsgeschwindigkeit mit anderen Schlüsselparametern?
Die Drehzahl funktioniert nicht isoliert – sie muss an die Vorschubgeschwindigkeit angepasst werden, Schnitttiefe, und Kühlung, um Defekte zu vermeiden. Nachfolgend finden Sie einen koordinierten Parameterleitfaden:
4.1 Koordinierung der Vorschubgeschwindigkeit
Vorschubgeschwindigkeit (F) wird berechnet als: F = U/min × Anzahl der Werkzeugzähne (Z) × Vorschub pro Zahn (fz). Für Aluminium, fz reicht von 0,1–0,3 mm/Zahn (je nach Geschwindigkeit anpassen).
Rotationsgeschwindigkeit (Drehzahl) | Anzahl der Werkzeugzähne (Z) | Futter pro Zahn (fz, mm/Zahn) | Empfohlene Vorschubgeschwindigkeit (F, mm/min) |
3000 (Mittlere Geschwindigkeit) | 4 | 0.2 | 3000×4×0,2 = 2400 |
6000 (Hohe Geschwindigkeit) | 2 (Werkzeug mit kleinem Durchmesser) | 0.12 | 6000×2×0,12 = 1440 |
1500 (Niedrige Geschwindigkeit) | 6 (Werkzeug mit großem Durchmesser) | 0.25 | 1500×6×0,25 = 2250 |
Kritische Anmerkung: Hohe Geschwindigkeit + Eine hohe Vorschubgeschwindigkeit führt zu einer Überhitzung des Werkzeugs – reduzieren Sie fz um 10-20% wenn die Drehzahl überschritten wird 5000.
4.2 Schnitttiefenanpassung
Schnitttiefe (AP) wirkt sich auf die Werkzeugbelastung aus – tiefere Schnitte erfordern niedrigere Geschwindigkeiten, um eine Ablenkung des Werkzeugs zu verhindern.
Verarbeitungsstufe | Schnitttiefe (AP, mm) | Empfohlene Drehzahleinstellung |
Rauen | 1-3 | Verwenden Sie das untere Ende des Geschwindigkeitsbereichs (Z.B., 2800-3200 U/min für Φ10-mm-Werkzeug) |
Halbfinish | 0.5-1 | Benutzen Sie den mittleren Geschwindigkeitsbereich (Z.B., 3200-3800 U/min für Φ10-mm-Werkzeug) |
Fertig | 0.1-0.5 | Benutzen Sie das obere Ende des Geschwindigkeitsbereichs (Z.B., 3800-4800 U/min für Φ10-mm-Werkzeug) |
4.3 Kühlung & Schmierunterstützung
Eine effektive Kühlung ermöglicht höhere Geschwindigkeiten durch Reduzierung der Schnitttemperatur (Aluminium schmilzt bei ca. 660 °C – Überhitzung führt zu Werkzeughaftung).
Kühlmethode | Potenzial zur Geschwindigkeitssteigerung | Anwendungsszenario |
Kühlmittel auf Wasserbasis (Konzentration 5-8%) | 15-20% | Massenproduktion (Z.B., NEV-Teilebearbeitungslinien) |
Kühlmittel auf Ölbasis | 10-15% | Hochpräzise Endbearbeitung (vermeidet Korrosion auf Aluminium) |
Mikroschmierung (Luft-Öl-Nebel) | 5-10% | Trockenwerkstätten oder Kleinserienbearbeitung |
5. Was sind die praktischen Tipps zum Anpassen der Rotationsgeschwindigkeit??
Auch mit theoretischen Bezügen, on-site adjustment is needed to adapt to equipment and workpiece variations. Unten sind 4 actionable tips:
- Start with Conservative Speeds
For new alloy-tool combinations, set RPM to 80% of the recommended upper limit. Zum Beispiel, if the theoretical range is 3000-4000 Drehzahl, fangen Sie an 3200 Drehzahl. Observe chip shape (ideal chips: kontinuierlich, curled, silver-white) and machine sound (no high-pitched squealing or vibration) to avoid initial tool damage.
- Check Dynamic Balance for High-Speed Machining
When RPM exceeds 5000, use a dynamic balance tester to adjust tool holders (balance grade G2.5 or higher). Unbalanced tools cause vibration, reducing surface quality (Ra increases from 0.8μm to 3.2μm) and shortening tool life by 30-50%.
- Adjust Based on Spindle Type
Spindle rigidity limits maximum speed:
- BT30 spindles (Kleine Maschinen): Max stable speed ≤8000 RPM (avoid overloading).
- BT40 spindles (medium machines): Max stable speed ≤12000 RPM (suitable for high-speed finishing).
- Use CAM Software for Simulation
Tools like Mastercam or UG can simulate cutting forces and temperatures at different speeds. Für komplexe Teile (Z.B., thin-walled aluminum housings), simulation helps identify speed-related risks (Z.B., vibration at corners) and optimize parameters in advance—reducing trial-and-error time by 40-60%.
6. Die Sicht von Yigu Technology auf die Drehzahl von CNC-bearbeitetem Aluminium
Bei Yigu Technology, Wir sehen die Drehzahl der CNC-Bearbeitung von Aluminium as the “balance point of efficiency and quality”—it’s not about pursuing the highest speed, but matching speed to actual production needs. Unsere Daten zeigen 60% of aluminum machining defects (Werkzeugkleidung, Schlechte Oberflächenbeschaffung) come from mismatched speeds, not equipment issues.
We recommend a “scenario-driven” adjustment approach: Für 6061 aluminum NEV battery brackets (Massenproduktion), we use TiAlN-coated carbide tools + water-based coolant, setting RPM to 3500-4000 RPM to balance efficiency and tool life; Für 7075 aluminum aerospace parts (hohe Präzision), we lower RPM to 2500-3000 RPM and reduce feed per tooth to 0.15mm/tooth, ensuring surface Ra ≤0.8μm. We also integrate real-time temperature sensors to monitor tool conditions, auto-adjusting speed by 5-10% if overheating is detected—helping clients reduce tool costs by 20% und Verbesserung der Produktionseffizienz durch 15%.
7. FAQ: Häufige Fragen zur Drehzahl der CNC-Bearbeitung von Aluminium
Q1: Kann ich zum Schruppen und Schlichten desselben Aluminiumteils die gleiche Drehzahl verwenden??
NEIN. Roughing requires medium speed (to handle large cutting depth and avoid tool overload), while finishing needs higher speed (to achieve smooth surfaces). Zum Beispiel, a Φ10mm carbide tool on 6061 Aluminium: Schruppanwendungen 3000-3500 Drehzahl, Finishing-Anwendungen 3800-4800 Drehzahl. Die Verwendung der gleichen Geschwindigkeit führt entweder zu einer geringen Schruppeffizienz oder zu übermäßigem Verschleiß des Schlichtwerkzeugs.
Q2: Warum funktioniert ein Werkzeug mit kleinem Durchmesser? (Z.B., Φ5mm) benötigen eine viel höhere Drehzahl als ein Werkzeug mit großem Durchmesser (Z.B., Φ25mm)?
Das liegt an der Schnittgeschwindigkeit (Vc) Konsistenz. Nach der Formel RPM = (Vc×1000)/(π×D), Ein kleinerer D erfordert eine höhere Drehzahl, um den gleichen Vc aufrechtzuerhalten (entscheidend für die Schneideffizienz). Für 6061 Aluminium mit Vc=100 m/min: Das 5-mm-Werkzeug benötigt ca. 6366 U/min, Das Φ25-mm-Werkzeug benötigt ca. 1273 U/min. Eine niedrige Geschwindigkeit für kleine Werkzeuge würde zu einem niedrigen Vc führen, Dies führt zu einem langsamen Materialabtrag und einer schlechten Oberflächengüte.
Q3: Umgang mit der Drehzahleinstellung bei der Bearbeitung dünnwandiger Aluminiumteile (Dicke ≤2mm)?
Dünnwandige Teile sind anfällig für Vibrationen – nutzen Sie diese Strategien: 1. Erhöhen Sie die Drehzahl um 10-15% (Z.B., aus 3500 Zu 4000 U/min für Φ10-mm-Werkzeug) to reduce cutting force; 2. Reduce feed per tooth by 20-30% (aus 0.2 to 0.14mm/tooth) to avoid part deformation; 3. Use micro-lubrication to minimize heat-induced warping. These steps balance speed and part stability.